楼杨安 张中琪
摘要：本文运用超DEA模型的分析方法，对江苏省21座污水处理厂运行效率进行有效性评价，并对其影响因素进行分析。结果表明：江苏省污水处理厂整体运行效率较低，有较大的提高空间，运行效率最高的污水处理厂为徐州荆马河污水处理厂，运行效率属于DEA无效的污水处理厂则有13个。负荷率是污水处理厂运行效率的主要影响因素。
关键词：超效率DEA；有效性评价；污水处理厂运行效率
中图分类号：R123.3 文献识别码：A 文章编号：1001-828X（2016）012-000-02
一、引言
我国正处于城镇化发展的加速阶段，污水排放量达到了前所未有的高度，这不仅影响了人们的生活生产方式和社会的可持续发展，也对水环境治理提出了严峻的挑战。据《中国城市建设统计年鉴》，近五年江苏省污水排放总量逐年增加，特别是2010年以来污水排放激增，2014年，江苏省废水排放总量达60.12亿吨，其中，工业废水排放占34.08%，生活污水排放占65.87%，垃圾和危险废物集中式治理设施废水排放占0.05%。污水排放总量中工业废水与生活废水占据了污水排放总量的90%以上，此两类污水中含有大量氨氮、硝酸盐等易溶于水化学物质，会造成水体严重污染进而对人类生命健康造成威胁。目前，为解决日益突出的水环境污染问题，确保社会与资源可持续发展，中央政府与地方在加快污水处理设施建设进度以及颁布有效措施同时，还必须提高已有污水处理厂的运行效率，而如何客观评价污水处理厂运行效率是当前研究的重中之重。
当前，学者对污水处理厂运行效率的定量分析方法主要分为两类。一类是对污水处理厂进行调研获得数据，简单地对所得的数据进行描述性分析，通过比较分析得出污水处理厂的相对运行效率。如马乃毅（2011）和蒙金结（2013）分别调研了河南、广西污水处理厂的数据进行简单的描述性分析，从而提出两个省份污水处理厂存在的问题以及改进的建议。另一类则是通过DEA模型对污水处理厂的多个输出指标和输入指标来进行简单的综合对比与分析，得出污水处理厂的综合效率。如王芙蓉（2007）借助DEA方法，构造污水处理厂运行效率定量评价模型，对污水处理厂的运行效率进行分析。吴琼芳构建新的指标体系运用BC2模型客观的评价了贵州市21座市级污水处理厂的运行效率。
但前者存在无法解决各个污水处理厂的使用工艺、规模不同、所处环境不同的问题。后者当计算得到的有效决策单元较多时，DEA模型无法进一步对这些有效单元进行排序，这样得到的测算结果不能为研究者提供更为真实、可靠的对策依据。本文采用超效率DEA模型的分析方法来评价江苏省污水处理厂运行效率，解决了现有模型不能对大部分有效单元进行排序的问题，并提出了有针对性的对策建议。
二、评价指标的选取与评价对象
（一）评价指标的选取
本文根据以往的研究和数据的可得性，选取不可变投入指标为污水处理厂的实际投资；选取可变成本指标为总耗电率、总运营费用；选取污水处理规模指标为实际日均处理率；选取环境优化效果指标有COD去除率、BOD去除率、AN去除率。其中，污水处理厂的实际投资具有规模经济效益；总耗电率和总运营费用体现了污水处理厂基本设施的运行效果；实际日均处理量体现了污水处理厂日均处理规模；COD是水质监测中最常规的指标，其去除率反映了污水中有机物的处理效果；BOD去除率和AN去除率的去除率是判断污水处理中去除BOD脱氮除硫效果的有效指标；COD、BOD、AN都是污水中对环境污染较为严重的几个因素，其去除率高低代表着环境优化效果的优良。
（二）评价对象
本文以江苏省21座污水处理厂为评价对象，其中南京市2座、无锡市6座、徐州市2座、常州市5座、苏州市2座、昆山市2座、南通市1座、淮安市1座，覆盖江苏省11个地市中的8个，所在城市既有二级城市，又有县城。污水处理厂的规模大小从0.4到20万m3/日，基本覆盖了江苏省内污水处理厂全部规模大小，较完整体现了江苏省整体的污水处理厂的综合情况。其中，21座污水处理厂的出水均达到或超过了排放标准的一级B标。
（三）数据来源及描述
本文的各项指标数据来源如下：1.不可变投入指标：实际投资（万元）数据来源于住建部污水处理信息系统；2.可变投入指标：耗电率、运营费用数据来源于《城镇排水统计年鉴》（2013）；3.产出指标：实际日均处理量、COD去除率、BOD去除率、AN去除率数据来源于《城镇排水统计年鉴》（2013）。
描述性统计结果显示：不可变投入中，江苏省21座污水处理厂的实际投资的最小值为宜兴华琪的2500万元，最大值为深水城北的83976.6万元，均值为21179.3万元；可变投入中，每吨耗电率最高的为无锡梅村的0.529度/吨，最低的为徐州荆马河的0.15度/吨，均值为0.311度/吨；每吨运营费用最高的为江边污水处理厂的1.35元/吨，最低的则为宜兴华琪的0.32元/吨，均值为0.7638元/吨；产出指标中，实际日均处理量最高的为清源华衍的18.39万吨/日，最低的是宜兴新建的0.36万吨/日，均值为5.46万吨/日；COD去除率最高的为深水城北的0.92，最低的为宜兴清源的0.71，均值为0.845；BOD去除率最高的为宜兴张渚的0.97，最低为徐州荆马河的0.87，均值为0.92；AN去除率最高的为宜兴张渚等的0.89，最低的为南京科学院的0.4，均值为0.685。
三、污水处理厂运行效率评价结果与分析
（一）运行效率分析
污水处理厂运行效率投入产出指标总数为7，而决策单元数为21，符合对决策单元数率至少是投入产出指标数率之和的2倍以及决策单元数率要大于或者等于投入指标数率与产出指标数率的乘积的要求。
本文采用R语言软件对21座污水处理厂的相关数据进行处理。利用C2R模型、BC2模型、超效率DEA模型计算污水处理厂运行效率，其结果见表1：
利用C2R模型和BC2模型能够将DEA有效对象与无效对象区分出来，并得到效率值的大小，但对于DEA有效的决策对象（DEA效率制都为1），它们都无法对其进行排序。超效率DEA模型对效率值为1的污水处理厂进行了进一步的评价排序，而无效率部分的效率值与C2R模型的效率值完全一样。2012年江苏省污水处理厂中，徐州荆马河污水厂效率值最高，达到了2.2944，无锡宜兴华骐、常州清潭、无锡宜兴张渚、徐州丰县康达、南京科学院、常州溧阳第二污水厂、淮安第二污水厂分别为第2～7名，这部分污水处理厂的DEA是有效的，而且同时达到了技术有效和规模有效。
从对江苏省的超效率DEA的处理结果中我们可以看出，污水处理厂超效率DEA有效的为8座，非超效率DEA有效的为13座。即超效率有效占比为38%，非超效率DEA有效占比为62%。其中，效率值小于或等于0.8的污水处理厂个数为9座，占比为42%。从规模收益看，非DEA有效区域的13座污水处理厂大多处在规模收益递减阶段，产出的增长比例会小于投入的增加比例，也就是说随着投入的增加产出却在减少，这就说明资金在投入阶段产生问题。经研究这些污水处理厂大多位于江苏省的南部较为发达地区，土地、劳动等生产要素成本比北部要高，政府的投入力度自然也大，其中也不免存在盲目投资建设过多等不良现象，这就导致投入与产出不成正比，产出小于投入，产出效果不明显。其余污水处理厂大多处于江苏省北部，但相比南部污水处理厂具有较大的增产能力，但现阶段由于各项投入不足导致产出受到影响，这就导致其运行效率虽有增长但仍处于较低水平。
（二）污水处理厂运行效率影响因素分析
基于以上的分析，假设污水处理厂运行有效性与污水处理厂的负荷率和处理工艺类型密切相关。
负荷率：将所有污水处理厂实际运行负荷率分为<50%、50%-80%、>80%三组统计，可以发现：1.负荷率<50%的三个污水处理厂的运行效率值分为排列于17、20、21位。2.负荷率高的污水处理厂的平均综合效率高于负荷率低的污水处理厂，因此提高负荷率可有助于显着提高污水处理厂运行效率。
处理工艺类型：江苏省21座污水处理厂的处理工艺有氧化沟、A2/O工艺、生物膜法、A/O工艺、SBR、传统活性污泥法、普通生物滤池等7种。但是21座污水处理厂的处理工艺基本都是A2/O工艺，其他工艺有且仅有一家污水处理厂在使用，不具有代表性，因此这里不能得出处理工艺类型与运行效率之间的关系。
四、主要结论及政策建议
1.在城镇化过程中，对江苏省南北部污水处理厂实行分开投资管理，在对南部污水处理厂进行理性投资建设的同时也要加大对北部的污水处理厂的投资力度，有效扩大北部污水处理厂处理规模。
2.对污水处理厂进行激励性管制，定期进行污水处理厂运行效率的评价或排名，对运行效率高的实施奖励，对运行效率低的实行惩罚，增加污水处理厂之间的有效竞争，从内部提高污水处理厂的运行效率。
3.根据实际的运行情况和经济规模等因素，加强工艺规模等级，选择合适的污水处理工艺和与处理工艺相匹配的机电运行设备来改善水质出水，并结合实际情况来适当增加或减少职工人数，加强员工管理，进一步加强污水处理厂运行效率。
参考文献：
[1]魏权龄.评价相对有效性的DEA方法——运筹学的新领域[M].北京：中国人民大学出版社，1988.
[2]马乃毅，徐敏.污水处理企业投资运行效率比较分析——基于河南13座污水厂的实际调研[J].生产力研究，2011（05）：115-116.
[3]王芙蓉，苏波.基于DEA技术的污水处理厂运行效率评估模型研究[J].西华大学学报（自然科学版），2007，26（4）：5-8.
作者简介：楼杨安（1991-），男，浙江义乌人，浙江财经大学中国政府管制研究院硕士研究生，研究方向：管制经济学；
张中琪（1996-），女，浙江杭州人，浙江工商大学统计与数学学院本科生，研究方向：经济统计学。
